超大质量黑洞的喷流是由什么构成的?

大约一个世纪前,天文学家首次注意到似乎是从M87星系中心射出的一束光,M87是一个距离我们约5400万光年的椭圆星系。我们现在知道,这股喷流延伸到M87星系之外数千光年,是由中心的超大质量黑洞M87*产生的。

超大质量黑洞的喷流
超大质量黑洞的喷流

喷流中的主要物质是等离子体,它由​​被加热到电子被撕裂的原子组成,形成带正电的原子(或离子)和那些被剥离的电子的混合物。特别是,沿着喷射流内扭曲的磁场旋转的电子会产生我们在可见光下观察到的蓝色辉光。(这个过程称为同步辐射。)喷流还包含光子和中微子。喷流中的粒子可以加速到接近光速,并且不一定以稳定的流形式发射。在M87和其他星系中,天文学家注意到喷流中明亮的结点或物质团块,它们会随着时间的推移向外移动。

如果你想知道这种等离子体最初是从哪里来的——毕竟,正如我们经常说的,没有什么能逃脱黑洞——你需要直接观察黑洞周围的区域。当气体和尘埃被引力拉向黑洞时,它形成了一个巨大的漩涡结构,称为吸积盘。坠落的物质从外盘向事件视界移动,然后消失在黑洞中。但并非所有来自吸积盘的物质都会进入黑洞。有些在到达事件视界之前就被驱逐了;这就是超大质量黑洞喷流的燃料。

超大质量黑洞的喷流是由什么物质构成的
超大质量黑洞的喷流是由什么物质构成的

天文学家并不确定物质是如何进入喷流的,尽管流行的理论认为这可能是由于黑洞周围强大的磁场。或者,也许黑洞本身的旋转能量为喷流提供动力,或者至少有助于这个过程。我们所知道的是,这些喷流充当了已知宇宙中最强大的粒子加速器,电子和原子核可以以极高的能量向外发射,成为划过太空的宇宙射线。

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